JP2008136964A - 気液分離装置及び発電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本体ケース2には内部空間21が形成され、導入孔23、排出孔25及び排水孔27も形成されている。本体ケース2内に電気浸透材6が設けられ、電気浸透材6の両面に第1電極膜5や第2電極膜7が成膜されている。内部空間21のうち第1領域31には液体捕捉部4が配置されている。水蒸気を含むガスが導入孔23を通って第1領域31に導入されると、水が液体捕捉部4で凝縮し、その水が電気浸透材6を電気浸透して反対の第2領域32へ滲み出る。
【選択図】図1
Description
また、特許文献1、特許文献2に記載された技術では、放熱フィンや熱回収装置によって凝縮されて得た水を一定の箇所に送って回収するために、重力を利用している。装置を定置させて用いるのであれば装置に対して重力の向きが一定であるが、装置を電子機器等のような携帯機器に応用するとなれば、装置を定置させることはできず、装置に対する重力の向きが変化する。そのため、凝縮により得られた水は装置の向きの変化によって様々な箇所に流れてしまい、一定の箇所に集めることができない。
そこで、本発明は、装置の向きにかかわらず水を回収することができ、小型化することができるようにすることを課題とする。
また、電気浸透材が本体の中に収容されているので、本体の外等に他の装置を設けずとも水を回収することができ、装置の小型化を図ることができる。
図1及び図2に示すように、この気液分離装置1は、本体ケース2と、本体ケース2の内側に収容された液体捕捉部4、第1電極膜5、電気浸透材6及び第2電極膜7を有する。
第1電極膜5と第2電極膜7との間に電圧を印加する。ここで、第1電極膜5が第2電極膜7よりも高電位になるような電圧を印加する。なお、制御回路が第1電極膜5と第2電極膜7との間の電圧を調整したり、第1電極膜5と第2電極膜7に電圧を印加する時間のデューティを例えばPWM制御により調整したりしても良い。
図3は、変形例の気液分離装置1Aの横断面図である。図3に示すように、第1領域31に繊維材料である液体捕捉部4を充填する代わりに、液体捕捉部として複数のフィン41を第1領域31に配列しても良い。複数のフィン41が導入孔23から排出孔25にかけて互い違いに配列され、これにより葛折り状の流路が形成されている。これらフィン41は金属材料からなることが好ましい。これらフィン41によって葛折り状の流路が形成され、その流路の断面積が小さいので、水蒸気を含むガスがその流路を流動するときに、水蒸気が毛管凝縮して液体になる。また、フィン41のうち特に本体ケース2に接続されているものは相対的に水蒸気よりも温度が低くなっており、そのフィン41の表面で水蒸気が結露する。その液体状の水は電気浸透現象により第1領域31から第2領域32へと浸透する。気液分離装置1Aは液体捕捉部を除いて図1に示された気液分離装置1と同じであるので、気液分離装置1Aと気液分離装置1との間で互いに対応する部分には同一の符号を付して、気液分離装置1Aについての詳細な説明を省略する。
繊維材料、複数のフィン41の代わりに、金属細線が捲回され絡められた状態で第1領域31に充填されていても良い。絡められた金属細線が液体捕捉部となる。
<変形例3>
第1領域31に液体捕捉部が収容されていなくても良い。但し、第1領域31に液体の水をトラップするという観点からすると、第1領域31に液体捕捉部が収容されていることが好ましい。
排出孔25が、気体を透過させるとともに液体を遮蔽する気液分離膜によって閉塞されていても良い。排出孔25が気液分離膜によって閉塞されると、第1領域31内に水がトラップされやすく、効率よく水を回収することができる。排出孔25を気液分離膜で閉塞することは、図1の気液分離装置1だけなく、変形例1〜3にも適用することができる。
本体ケース2に排水孔27を形成せずに又は排水孔27に開閉バルブを設け、第2領域32に水を貯留するものとしても良い。この場合、第2領域32の容積を大きくすると良い。このように第2領域32に水を貯留することは、図1の気液分離装置1だけなく、変形例1〜変形例4にも適用することができる。
図4は、気液分離装置1を用いた発電装置301を示したブロック図である。なお、図1に示された気液分離装置1の代わりに変形例1〜変形例5の何れか一の気液分離装置を用いても良い。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 ・・・(1)
H2+CO2→H2O+CO ・・・(2)
2CO+O2→2CO2 ・・・(3)
H2→2H++2e−・・・(4)
2H++1/2O2+2e−→H2O・・・(5)
2 本体ケース
4 液体捕捉部
5 第1電極膜
6 電気浸透材
7 第2電極膜
21 内部空間
23 導入孔
25 排出孔
27 排水孔
31 第1領域
32 第2領域
35 凹凸
41 フィン
304 気化器
305 改質器
309 発電セル
308 燃焼器
342 燃料貯留室
Claims (15)
- 内部空間が形成され、その内部空間に通じる導入孔及び排出孔が形成された本体と、
前記内部空間に収容され、前記内部空間を前記導入孔及び前記排出孔が通じる第1領域と他の第2領域とに区切る電気浸透材と、
前記第1領域側において前記電気浸透材に接合した第1電極と、
前記第2領域側において前記電気浸透材に接合した第2電極と、を備え、
水蒸気を含むガスが前記導入孔から前記第1領域に導入され、前記第1領域において前記水蒸気が凝縮した水を前記第1電極と前記第2電極との間に印加された電圧により前記第1領域から前記第2領域へ前記電気浸透材を電気浸透することを特徴とする気液分離装置。 - 前記第1領域に収容され、ガス中の水を捕捉する液体捕捉部を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の気液分離装置。
- 前記液体捕捉部が前記第1電極に接触するよう前記第1領域に収容されていることを特徴とする請求項2に記載の気液分離装置。
- 前記液体捕捉部が捕捉した水を吸収して前記第1電極に接触させることを特徴とする請求項3に記載の気液分離装置。
- 前記液体捕捉部が繊維材であることを特徴とする請求項2から4の何れか一項に記載の気液分離装置。
- 前記液体捕捉部が親水性を有することを特徴とする請求項5に記載の気液分離装置。
- 前記液体捕捉部が前記第1領域において配列された複数のフィンを有することを特徴とする請求項2に記載の気液分離装置。
- 前記本体の外面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載の気液分離装置。
- 前記排出孔を閉塞し、気体を透過させるとともに液体を遮蔽する気液分離膜を更に備えることを特徴とする請求項1から8の何れか一項に記載の気液分離装置。
- 前記導入孔と前記排出孔が前記内部空間を挟んで相対する位置に形成されていることを特徴とする請求項1から9の何れか一項に記載の気液分離装置。
- 前記内部空間が前記導入孔から前記排出孔にかけて長尺となる空間であることを特徴とする請求項10に記載の気液分離装置。
- 内部空間が形成され、その内部空間に通じる導入孔及び排出孔が形成された本体と、前記内部空間に収容され、前記内部空間を前記導入孔及び前記排出孔が通じる第1領域と、他の第2領域とに区切る電気浸透材と、前記第1領域側において前記電気浸透材に接合した第1電極と、前記第2領域側において前記電気浸透材に接合した第2電極と、を有する液体分離装置と、
水素と酸素の電気化学反応により電力を取り出して水蒸気を含むガスを排出する発電セルと、を備え、
前記発電セルから排出された水蒸気を含むガスが前記導入孔から前記第1領域に導入され、前記第1領域において前記水蒸気が凝縮した水を前記第1電極と前記第2電極との間に印加された電圧により前記第1領域から前記第2領域へ前記電気浸透材を電気浸透することを特徴とする発電装置。 - 前記気液分離装置が、前記第1領域に収容され、ガス中の水を捕捉する液体捕捉部を更に有することを特徴とする請求項12に記載の発電装置。
- 前記発電セルにおける電気化学反応において未反応の水素を燃焼させて、その燃焼により生成された水蒸気を含むガスを排出する燃焼器を更に備え、
前記燃焼器から排出された水蒸気を含むガスが前記導入孔から前記第1領域に導入されることを特徴とする請求項12又は13に記載の発電装置。 - 液体燃料を貯留する燃料貯留室と、
前記第2領域に電気浸透した水と前記燃料貯留室から供給された液体燃料とを混合して気化させる気化器と、
前記気化器で気化されたガスから水素を生成する改質器と、を更に備え、
前記改質器で生成された水素が前記発電セルに供給されることを特徴とする請求項12から14の何れか一項に記載の発電装置。
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